珠海市启明学校二号教学楼结构设计

北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计珠海市启明学校二号教学楼结构设计摘 要本次设计内容为珠海市启明学校二号教学楼的设计，设计分为两个方面，一方面是教学楼的建筑设计，另一方面是教学楼的结构设计。建筑设计是根据相关的国家规范与广东省以及珠海市的省地级规范选择做法，再依据使用的功能与要求确定建筑的尺寸，和体量等方面的设计。对于结构设计，根据当地的地质条件与气象条件的信息，对建筑采用框架结构，并且在本次设计中还将选取部分的结构进行人工计算。其大致的步骤为通过计算简图与荷载来计算出内力并进行组合，再对其框架结构进行配筋计算。最后对整体的结构通过相关的软件进行整体的计算并绘制出施工图。关键词：框架结构；建筑设计；结构设计；内力计算；配筋计算 AbstractThe content of this design is the design of No. 2 teaching building of Qiming school in Zhuhai City. The design is divided into two aspects, one is the architectural design of the teaching building, the other is the structural design of the teaching building. Architectural design is based on the relevant national specifications and the provincial and prefecture level specifications of Guangdong Province and Zhuhai City, and then determine the size and volume of the building according to the function and requirements of use. For structural design, according to the information of local geological and meteorological conditions, frame structure is adopted for the building, and part of the structure will be selected for manual calculation in this design. The general procedure is to calculate the internal force and combine it by calculating the diagram and load, and then calculate the reinforcement of the frame structure. Finally, the whole structure is calculated and the construction drawing is drawn through the related software.Keywords: Frame structure; architectural scheme design; structural design; internal force calculation; reinforcement calculation.目录1.前言71.1本次设计的目的和意义71.1.1研究目标71.1.2研究内容81.1.3拟解决的问题81.2研究的基本思路和方法、技术路线、实验方案及可行性分析82.计算说明82.1工程概况82.2建筑设计内容92.2.1建筑设计过程92.2.2设计条件92.2.3地质条件92.2.4使用材料93.计算简图截面确定103.1 结构轴网布置图、计算单元选取103.2梁柱板截面尺寸确定103.3 确定横向框架简图114荷载计算124.1 恒载计算124.1.1恒载面荷载计算124.1.2活荷载标准值计算154.1.3纵向荷载作用下框架荷载计算154.2 风荷载计算214.3地震荷载计算224.3.1楼层重力荷载代表值计算224.3.2计算方法234.3.3自振周期的计算（采用能量法计算自振周期）234.3.4 水平地震作用标准值的计算254.3.5抗震变形验算265框架内力计算265.1恒载内力计算27275.2活载内力计算295.3风荷载内力计算315.4地震内力计算345.5侧移计算实例366内力组合367框架截面设计427.1框架梁设计(以第二层为例)427.1.1正截面受弯承载力计算427.1.2斜截面受剪承载力计算457.1.3框架梁纵筋锚固长度477.2框架柱设计487.2.1轴压比验算487.2.2框架柱斜截面承载力计算537.2.3构件裂缝宽度验算548.板的设计568.1 材料选用568.2荷载计算568.3截面设计578.4配筋计算589. 基础设计589.1基础设计589.2基地最大压力计算599.3地基承载力计算599.4配筋计算6010.参考文献6011.谢辞6112.附录6186北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1.前言近年来，土木工程这一行业迅猛发展。各地钢筋混凝土框架结构的研究和发展以及运用已经相当普及。而钢筋提供的抗拉与混凝土的抗压相结合使得结构的稳定性有了很大的提升。其中由该种材料搭建的框架结构被大量工程所运用。而本项目中我们也选择这种取材简易，搭建耐用且美观的钢混框架结构。1.1本次设计的目的和意义本次设计主要内容为珠海市启明学校教学楼的结构设计，由于在设计前决定建筑采用框架结构，根据规范设计建筑的耐久年限为50年，而抗震设防烈度为7度。钢筋混凝土框架结构是通过基础进而建成柱、梁以及楼板最终逐层递增的方式进行建设的。在符合标准的建筑高度与层数建设中，框架结构可以给予较为宽阔的建筑空间，使得在使用时可以充分的利用建筑面积，也是由于其空间较大，可以灵活的布置平面以便于多种施工方式以及建完使用时的要求。对于选择框架结构的主要原因是对于钢筋混凝土建筑，框架结构是一种传力方式明确、可以灵活地建设以及改造相关构件的结构。并且被大量的民用建筑所使用。而毕业设计是一个实现培养应用型人才培养目标所必须的实践性教学环节，为此选择当前主流的工民建结构作为设计主题。对于框架结构的设计过程，必须依照结合相关的通用图集以及设计规范、国家或地方标准作为设计依据。最后通过相应的制图软件，比如CAD与PKPM等来进行相关的设计与计算。并最后根据建筑的结构选型、布置与结构计算进行整合，并生成建筑图、结构图以及施工图。通过这系列地学习与设计，既能使得我们对专业知识与技能更加的熟悉与掌握，还能培养我们对相关的建筑设计有了初步的思维框架。并且通过查阅相关规范掌握更加具体的专业知识以及未来在实际施工中可能出现的问题具有大致的处理能力。最终通过实战模拟建筑与结构的设计，使我们更能对框架结构工程的建筑、结构、施工相关设计流程具备较好的设计能力与标准方案设计。1.1.1研究目标运用土木工程专业的知识对设计多层框架结构进行设计并绘制出结构施工图，掌握相关计算表的使用与原理，并且具有一定的结构设计能力。 1.1.2研究内容 对整体进行荷载计算然后进行整合得出各类型内力，之后对各类型的内力进行组合以选择相应的构件并进行相应的验算，最后进行基础的设计。1、对构件的基本截面尺寸进行预先估计，并在此基础上计算相关荷载。2、对结构在各类可能出现的作用所产生内力进行整合计算并绘制表格。3、对结构的构件根据内力结果进行选配钢筋。1.1.3拟解决的问题在设计时对于框架结构的柱子与梁应当考虑塑性铰的影响而去采取的放弱梁加强柱的设计方式，相同的构件对于受剪的承载能力应该强于受弯时所产生的剪力。在对于节点和构件的设计，应当重点关注节点部位。1.2研究的基本思路和方法、技术路线、实验方案及可行性分析由于珠海为海边城市，一旦发生地震，结构中的柱子将会最先承受作用力，闻者往往会产生塑性铰，进而对上部的结构产生影响，甚至产生连带效应影响周围的构件。故而在设计时，结构采用多跨的形式，并且对其中的柱子和梁进行多方位的贯通。对于柱子，将采取长柱来减少因为偏心而产生扭转的影响。在布置填充墙的时候，材料将会选择较为轻质的，还应注意上下层之间的刚度有太大变化的部位。在设计时应充分考虑环保节能经济与实际施工之间的关系，尽力设计出一个符合各项指标的安全环保经济实惠的结构。总而言之，使其可以在所要求的使用期限承受考验，让其可以满足安全耐用、实惠环保的理念。2. 计算说明2.1工程概况本次设计的珠海市启明学校二号楼属于二层的砼结构，两层的建筑层高均为3.9m，其整体为框架结构，室内外的地坪有0.6米的高度差。该建筑的设计年限均可以满足建规（GB50011-2010）的相关设计规定。2.2建筑设计内容2.2.1建筑设计过程本次设计将密切围绕建筑的相关实用功能与相关部门所给出的用地条件等相关要求为蓝本进行建筑的方案设计，在设计过程应根据相关的规范如等为标准进行设计。最终确定柱网、总平面级建筑的剖立面设计。 2.2.2设计条件表 1 风压抗震类型分项取值基本风压(kN/m2)0.75（50年一遇）地面粗糙类别B类场地类别抗震设防烈度7度地震分组第一组 2.2.3地质条件表 2 地质条件土层厚度（m）岩土名称地基承载力0.5素填土1.2粉质黏土902.2.4使用材料结构中的梁选用的砼为C30，结构中的板选用的砼为C30，结构中的柱选用的砼为C30；结构中的梁选用的主筋为HRB400，箍筋则选择HPB300，结构中的板选用的主筋为HRB400，箍筋则选择HPB300。结构中的柱选用的主筋为HRB400，箍筋选择HPB300。 3.计算简图截面确定3.1 结构轴网布置图、计算单元选取对给定的教学楼设计，选取轴线上的一榀框架梁进行计算如图所示。图3.1.1 结构计算单元3.2梁柱板截面尺寸确定1.梁截面尺寸估算确定，梁宽度根据公式确定，根据公式估算计算单元中的各梁的截面尺寸如下所示。AB梁：l0=8000mm，h=1/1880001/126000=444 800mm，h=600mmb=1/46001/2600=250300 mm，b=250mmBC梁：l0=2950mm，h=1/1829501/122950=164 295mm，h=400mmb=1/44001/2400=100200 mm，b=200mmCD梁：l0=4300mm，h=1/1843001/124300=239 430mm，h=400mmb=1/44001/2400=100200 mm，b=200mm纵向框架梁：l0=8600mm，h=1/1886001/128600=478 860mm，h=600mmb=1/46001/2600=250300 mm，b=250mm次梁：l0=8600mm，h=1/1886001/128600=478 717 mm，h=500mmb=1/45001/2500=125250 mm，b=200mm2.柱截面尺寸估算根据轴压比公式初步估定柱截面尺寸： 根据公式选定柱子的截面尺寸为 500毫米500毫米3.3 确定横向框架简图由于从基础顶面开始往上计量为底层的柱子高度，又因为室内外地坪的高差为0.6m米，据此假设基础的顶面到达室外地面的高度有0.5米，可以得出底层柱子的大致计算高度为4.4米+0.6米+0.5米=5.5米，二层的柱子计算高度与层高一致，可得框架的里面计算简图如图3.3所示。图 3.3 横向框架计算简图4荷载计算4.1 恒载计算4.1.1恒载面荷载计算1、屋面防水层：4 厚 SBS改性沥青防水卷材20厚的M15 水泥砂浆0.4 厚的聚乙烯膜20 厚 1:2.5 水泥砂浆进行找平保温层：挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板30 厚 (最薄处） LC5.0 轻骨料混凝土找2%坡找平 1.114KNm 2 0.10 25KNm2 = 2.5KN/m 2顶棚：各5厚的一比三与一比二的水泥砂浆表面喷刷天然树脂调和漆 0.2 KN/ m 2合计： 3.81KN/m 22.标准层楼面 陶瓷地砖楼面20毫米厚水泥砂浆素水泥浆一遍 0.65 KN/m 2100 厚的砼板 2.5 KN/m 2 10 厚的水泥砂浆顶棚：各5厚的一比三与一比二的水泥砂浆表面喷刷天然树脂调和漆（三遍漆） 0.2 KN/m 2总计： 3.35 KN/m 23.梁自重梁尺寸 bh = 200mm 400mm梁自重 25KN/ m3 0.2(0.4m - 0.1m) = 1.5KN/m 20 厚水泥砂浆抹灰层 0.02m 20KN/ m3 0.2 + (0.4 - 0.1) 2 = 0.32KN/m总计：1.82KN/m梁尺寸 b h = 250mm 600mm梁自重 25KN/m3 0.25(0.6m - 0.1m) = 3.125KN/m 20 厚水泥砂浆抹灰层 0.02m 20KN/ m3 0.25 + (0.6 - 0.1) 2 = 0.5KN/m总计： 3.625KN/m4.柱自重柱尺寸 柱自重 25KN/ m3 0.50.5= 6.25KN/m20 厚水泥砂浆抹灰层 0.02m 20KN/ m3 (0.5 4) = 0.8KN/m总计： 7.05KN/m 5.外纵墙自重标准层纵墙（外纵墙窗台下部墙重+外纵墙窗间墙重） 0.9 0.2(8.6 - 0.5) 7.0KN/ m3 + (8.6m - 0.5m 6.3m) 0.2m(3.9 - 0.6 - 0.9) 7.0KN/ m3 = 16.254 KN塑钢窗 0.40KN/ m 2 6.3m 2.4m = 6.048KN 面砖外墙面（外纵墙装修间层重）(17.8KN/ m3 0.008m + 20KN/ m3 0.02m) 0.9m (8.6m - 0.5m）+ (8.6m - 0.5m 6.3m) 2.4m = 6.297KN水泥砂浆内墙面20KN/ m30.02m0.9m（8.6m - 0.5m）+ (8.6m - 0.5m 6.3m) 2.4m = 4.644KN 保温层 140kg/ m3 9.8 10-3 KN/kg 0.05m 0.9 （8.6m - 0.5m） +(8.6m-0.5m-6.3m) 2.4m=0.796KN合计：34.040KN6.内墙自重 标准层内墙 (3.9m - 0.6m ) 0.2m 7.0KN/m3 = 4.62KN/m水泥砂浆墙面 2(3.9m - 0.6m ) 0.02m 20KN/ m3 = 2.64KN/m合计： 7.26KN/m4.1.2活荷载标准值计算活荷载的标准值可以根据建规（GB500092012）得：会议室、办公室楼面 每平方米 2.0KN；不上人屋面 每平方米0.5KN； 走廊、门厅 每平方米2.5KN；4.1.3纵向荷载作用下框架荷载计算AB轴间框架梁:屋面板传荷载： a = (8000 -125)/2/8600 = 0.458恒荷载： 3.81KN/m 2 (1 - 2 0.4582 + 0.4583 ) 8/2 2 = 20.6KN/m活荷载： 0.5KN/m 2 (1- 2 0. 458 + 0. 4583 ) 8/2 2 = 2.7KN/m楼面板传荷载：恒荷载： 3.35KN/m 2 (1 - 2 0.4582 + 0.4583 ) 8/2 2 = 18.1KN/m活荷载： 2.0KN/m 2 (1 - 2 0.4582 + 0.4583 ) 8/2 2=10.8KN/m梁自重： 3.625KN/mAB均布荷载屋面梁：恒荷载= 3.625 + 20.6 =24.225KN/m活荷载= 2.7KN/m楼面梁：恒荷载= 3.625 + 18.1= 21.725KN/m活荷载= 10.8KN/mBC轴间框架梁:屋面板传荷载： a = (2950 -125)/2/8600 = 0.164恒荷载： 3.81KN/m 2 (1 - 2 0.1642 + 0.1643 ) 2.95/2 2 = 10.7KN/m活荷载： 0.5KN/m 2 (1 - 2 0.1642 + 0.1643 ) 2.95/2 2 = 1.4KN/m楼面板传荷载：恒荷载： 3.35KN/m 2 (1 - 2 0.1642 + 0.1643 ) 2.95/2 2 = 9.4KN/m活荷载： 2.5KN/m 2 (1 - 2 0.1642 + 0.1643 ) 2.95/2 2=7.0KN/m梁自重： 1.82KN/mBC均布荷载屋面梁：恒荷载=1.82 + 10.7 =12.52KN/m活荷载= 1.4KN/m楼面梁：恒荷载= 1.82 + 9.4= 11.22KN/m活荷载= 7.0KN/mCD轴间框架梁:屋面板传荷载： a = (4300 -125)/2/8600 = 0.243恒荷载： 3.81KN/m 2 (1 - 2 0.2432 + 0.2433 ) 4.3/2 2 = 14.7KN/m活荷载： 0.5KN/m 2 (1 - 2 0.2432 + 0.2433 ) 4.3/2 2= 1.9KN/m楼面板传荷载：恒荷载： 3.35KN/m 2 (1 - 2 0.2432 + 0.2433 ) 4.3/2 2 = 12.9KN/m活荷载： 2.5KN/m 2 (1 - 2 0.2432 + 0.2433 ) 4.3/2 2=9.6KN/m梁自重： 1.82KN/mCD均布荷载屋面梁：恒荷载= 1.82 + 14.7 =16.52KN/m活荷载= 1.9KN/m楼面梁：恒荷载活荷载A轴柱纵向集中荷载的计算女儿墙的做法：800mm加气砼砌块女儿墙，200mm 的砼压顶。 女儿墙的自重：7.0KN/m3 0.8 0.2m + 25KN/m3 0.2m 0.2m + (1.0 2 + 0.3)m 0.02 20KN/m3= 3.04KN/m顶层柱a = (8 - 0.25)/2/8.6 = 0.451恒荷载=女儿墙自重+梁自重+屋面板传恒荷载= 3.04KN/m 8.6m + 3.625KN/m (8.6m - 0.5m) + 3.81KN/m 2 5/8 8/228+3.81KN/m 2 (1 - 2 0.4512 + 0.4513 )4 (8.6+0.25) 1/22=300.29KN活荷载=屋面板传活荷载= 0.5KN/ m 2 5/8 8m/2 2 8+ 0.5KN/ m 2 (1 - 2 0.4512 + 0.4513 )4 (8.6+0.25) =32.12KN标准层柱：恒荷载=墙自重+梁自重+楼面板传恒荷载= 34.04KN/m + 3.625KN/m (8.6m - 0.5m) + 7.26KN/ m 2 5/8 8m/2 2 8 + 3.35KN/m 2 (1 - 2 0.4512 + 0.4513 )4 (8.6+0.25) 1/22=293.15KN活荷载=楼面板传活荷载= 2.5KN/ m 2 5/8 8m/2 2 8+ 0.5KN/ m 2 (1 - 2 0.4512 + 0.4513) 4(8.6+0.25) =160.62KNB轴柱纵向集中荷载的计算恒荷载=梁自重+墙自重+屋面板传恒荷载= 3.625KN/m (8.6m - 0.5m) + 3.81KN/ m 2 5/8 2.95/222.95+3.81KN/m 2 (1 - 2 0. 4512 + 0.4513 )4 (8.6+0.25) 1/22+3.81KN/m 2 (1 - 2 0.1642 + 0.1643 ) 2.95/2 （8.6+0.25）1/2 2=189.74KN活荷载=屋面板传活荷载= 0.5KN/ m 2 5/8 2.95m/2 2 2.95+ 0.5KN/ m 2 (1 - 2 0. 4512 + 0.4513)4(8.6+0.25) 1 /2 2+0.5KN/m 2 (1 - 2 0.1642 + 0.1643 ) 2.95/2 （8.6+0.25）1/2 2=21.05KN标准层柱：恒荷载=墙自重+梁自重+楼面板传恒荷载= 34.04KN/m + 3.625KN/m (8.6m - 0.5m) + 7.26KN/ m 22.95 1/4 + 3.35KN/ m 2 5/8 2.95/222.95+3.81KN/m 2 (1 - 2 0. 4512 + 0.4513 )4 (8.6+0.25) 1/22+3.35KN/m 2 (1 - 2 0.1642 + 0.1643 ) 2.95/2 （8.6+0.25）1/2 2=226.09KN活荷载=楼面板传活荷载= 2.5KN/ m 2 5/8 2.95/222.95+3.35KN/ m 2 (1 - 2 0. 4512 + 0.4513 )4 (8.6+0.25) 1/22+2.5KN/m 2 (1 - 2 0.1642 + 0.1643 ) 2.95/2 （8.6+0.25）1/2 2=125.85KNC轴柱纵向集中荷载的计算恒荷载=屋面板传恒荷载+墙自重+梁自重= 3.04KN/m 8.6m + 3.81KN/ m 2 5/8 4.3/2 2 4 .3 + 1.82 ( 8.6-0.5）+3.81KN/ m 2 (1 - 2 0. 1642 + 0.1643 )2.95/2(8.6+0.25) 1/22+3.81KN/m 2 (1 - 2 0.2432 + 0.2433 ) 4.3/2 （8.6+0.25）1/2=141.13KN活荷载=屋面板传活荷载= 0.5KN/ m 2 5/8 4.3m/2 2 4.3+ 0.5KN/ m 2 (1 - 2 0. 1642 + 0.1643)2.95/2(8.6+0.25) 1 /2 2+0.5KN/m 2 (1 - 2 0.2432 + 0.2433 ) 4.3/2 （8.6+0.25）1/2=16.25KN标准层柱：恒荷载=墙自重+梁的自重+板传递的恒荷载= 34.04KN/m + 1.82KN/m (8.6m - 0.5m) + 7.26KN/ m 24.3 1/4 + 3.35KN/m 2 5/8 4.3/224.3+3.35KN/ m 2 (1 - 2 0. 1642 + 0.1643 )2.95/2 (8.6+0.25) 1/22+3.35KN/m 2 (1 - 2 0.2432 + 0.2433 ) 4.3/2 （8.6+0.25）1/2=166.71KN活荷载=楼面板传活荷载= 2.5KN/m 2 5/8 4.3/224.3+2.5KN/ m 2 (1 - 2 0. 1642+0.1643 )2.95/2 (8.6+0.25) 1/22+2.5KN/m 2 (1 - 2 0.2432 + 0.2433 ) 4.3/2 （8.6+0.25）1/2=81.23KND轴柱纵向集中荷载的计算恒荷载=墙自重+梁自重+板传递的恒荷载= 3.04KN/m 8.6m +3.81KN/ m 2 5/8 4.3/2 2 4 .3 + 1.82 ( 8.6-0.5）+3.81KN/ m 2 (1 - 2 0. 2432 + 0.2433 )4.3/2(8.6+0.25) 1/2=117.40KN活荷载=屋面板传活荷载= 0.5KN/ m 2 5/8 4.3m/2 2 4.3+0.5KN/m 2 (1 - 2 0.2432 + 0.2433 ) 4.3/2 （8.6+0.25）1/2=10.04KN标准层柱：恒荷载=墙自重+梁自重+楼面板传恒荷载= 34.04KN/m + 1.82KN/m (8.6m - 0.5m) + 7.26KN/ m 24.3 1/4 + 3.35KN/m 2 5/8 4.3/224.3+3.35KN/m 2 (1 - 2 0.2432 + 0.2433 ) 4.3/2 （8.6+0.25）1/2=123.86KN活荷载=楼面板传活荷载= 2.5KN/m 2 5/8 4.3/224.3+2.5KN/m 2 (1 - 2 0.2432 + 0.2433 ) 4.3/2 （8.6+0.25）1/2=50.21KN如下图4.1.3.1所示，结构在竖向荷载的承受荷载图，图中数值均为标准值图4.1.3.1竖向荷载标准值（单位：KN 或 KN/m）4.2 风荷载计算根据外墙承受的风荷截面进行换算，计算公式如下：表 2.2 集中风荷载标准值计算离地高度 z(m)zzsw0(KN/m2)hi(m)hj(m)wk(KN)9.40.651.001.300.753.902.4017.1685.50.651.001.300.755.503.9025.6164.3地震荷载计算4.3.1楼层重力荷载代表值计算集中到顶层处的质点重力荷载代表值 G2屋面荷载： 3.81KN/m 2 8.6m (8m + 2.95m+ 4.3m) = 499.6815KN梁自重：3.625KN/m (8.6m - 0.5m) 2 + 1.82KN/m （(2.95m - 0.5m) + (4.3m - 0.5m) + (8.6m - 0.5m) 2）= 113.234KN半层柱自重：7.05KN/m 3.9m1/2 3 = 41.2425KN半层墙自重：（7.0KN/m3 0.2m + 20KN/ m 30.02m +140kg/ m 39.810-3KN/kg 0.05m +17.8KN/ m 3 0.008m) (8.6m -1.8m -1.4m -1.5m - 0.5m) + (8.6m - 1.2m 4 -0.5m)(3.9m/2 - 0.5m) + 0.4KN/m2(1.8m +1.4m +1.5m)(3.9m/2 - 0.5m) + 0.4KN/m2 (1.2m 4)(3.9m/2 - 0.5m) + 7.0KN/ m 3 0.2m(3.9m/2 - 0.5m) 8m1/2 = 24.3824KN女儿墙全重： 3.04KN/m 8.6m 2 = 52.288KN总计： 499.669KN集中到地层处的质点重力荷载代表值 G1 楼面荷载： 439.3525KN50%活荷载： 146.7375KN 梁自重: 113.234KN上下各半层柱自重： 7.05KN/m (3.9m1/2 + 5.5m1/2) 3 = 99.405KN上下各半层墙自重：129.54KN 24.3824KN +（7.0KN/m 3 0.2m + 20KN/ m 3 0.02m 140kg / m 3 9.8 10-3 KN/kg 0.05m + 17.8KN/ m 3 0.008m) (8.6m -1.8m -1.4m - 0.5m) (5.5m/2 - 0.5) + 0.4KN/ m 2（1.8m+ 1.4m + 1.2m 4) (5.5m/2 - 0.5) + 6.6KN/m (5.5m/2 - 0.5m) (8 + 4.3 + 8.6) (8 + 4.3 + 8.6)1/2 =290.47KN总计：1089.199KN4.3.2计算方法 由于设计的为丙类建筑，基本的地震加速度为0.10给，并且按7度抗震设防，三级抗震等级。设计基本地震加速度为 0.10g，设计的第一组地震分组。根据建规要求，设计时以底部剪力法进行计算。4.3.3自振周期的计算（采用能量法计算自振周期）1、下表 4.3.3.1、表 4.3.3.2、表 4.3.3.3抗侧移线刚度的相关计算。表 4.3.3.1 横梁、框架柱线刚度计算杆件截面尺寸混凝土的弹性模量 Ec(KN/mm2)I(mm4)L(mm)i=EcI/L(KN.mm)相对刚度b（mm）h (mm)边框架梁AB 跨250600306.7510980002.531070.631BC 跨200400301.6010929501.631070.406CD 跨200400301.6010943001.121070.279中框架梁AB 跨250600309.0010980003.381070.843BC 跨200400302.1310929502.171070.541CD 跨200400302.1310943001.491070.372框架柱底层500500305.2110955002.841070.708其他层500500305.2110939004.011071.000表 4.3.3.2 第 2层框架柱横向侧移刚度 D 值的计算构建名称i =ib2ica = i 2 + iD = a i 12h 2A 轴0.840.2969365B 轴1.380.40812908C 轴0.910.3139902D 轴0.370.1564935表 4.3.3.3 第 1层框架柱横向侧移刚度 D 值的计算构建名称a = i 2 + iD = a i 12h 2A 轴1.190.5305971B 轴1.950.6206985C 轴1.290.5446129D 轴0.520.40545632、下表4.3.3.4为楼层假想位移的计算表。表 4.3.3.4楼层假想位移计算层数Gi (kN)Vi (kN) Di (kN/m)Dui (mm)ui (mm)2730.828730.8283711019.69396.65611089.1991820.0272364876.96376.9633、基本自振周期式中 取值为0.64.3.4 水平地震作用标准值的计算根据建规得：0.076顶部附加地震作用系数：dn = 0表4.3.4.1水平地震（左向）作用下框架侧移计算层数层高hi (m)Hi(m)Gi(kN)Gi Hi(kN m)Gi Hi / Gi HiFi(kN)Vi(kN) Di(kN/m)Dui(mm)Du(mm)Dui / h23.99.4730.8286869.78320.54459.38363.69371101.6116.8441/244215.55.51089.1995990.59450.46641.72859.79236485.2335.2331/745图4.3.4.2所示的计算简图为横向框架水平地震作用与层间地震剪力（单位：KN）。图4.3.4.24.3.5抗震变形验算根据商标4.3.3.1可知，地震作用的标准值所产生的均小于1/550，满足房屋抗震变形的要求。5框架内力计算附注：力矩单位均采用kN.m；轴力单位均为KN，轴力的单位为KN。 5.1恒载内力计算内力计算图 5.1.1、图 5.1.2 、图 5.1.3 所示以及图 5.1.4 所示。图 5.1.1 恒荷载标准值作用下弯矩分配图图 5.1.2 恒荷载标准作用下框架弯矩图（KN.m）图5.1.3 恒荷载标准值作用下框架梁剪力图（KN）图5.1.4 恒荷载标准值作用下框架柱轴力图（KN）5.2活载内力计算内力计算如图5.2.1、图5.2.2、图5.2.3以及图 5.2.4所示。 图5.2.1 活荷载标准值作用下弯矩分配图图 5.2.2 活荷载标准值作用下框架弯矩图（KN.m）图5.2.3活荷载标准值作用下框架剪力图（KN）图5.2.4活荷载标准值作用下框架轴力图（KN）5.3风荷载内力计算各柱的反弯点处的剪力值；反弯点高度；杆端弯矩及梁端弯矩；以及各柱的轴力及梁剪力计算结果如下表所示：y = +为框架反弯点位置 表 2 A轴框架柱反弯点位置计算层数H(m)(m)23.90.8430.4000-0.050.351.36515.51.1900.590-0.0300.563.08表 3 B轴框架柱反弯点位置计算层数H(m)(m)23.91.3840.4200-0.040.381.48215.51.9540.560-0.0100.553.025表 4 C轴框架柱反弯点位置计算层数H(m)(m)23.90.9130.4000-0.050.351.36515.51.2890.590-0.0400.553.025表 5 D轴框架柱反弯点位置计算层数H(m)(m)23.90.3720.3500-0.050.301.1715.50.5250.650-0.0500.603.3下表为各柱子端部的M与梁端的M计算结果表 6风荷载作用下A轴框架柱剪力与梁端弯矩计算层数层间剪力()侧移刚度和()第j柱侧移刚度()柱剪力()反弯点高度()上柱弯矩()下柱弯矩()梁端弯矩()217.1683711093650.2524.331.36510.9775.9110.977142.7842364859710.25210.782 3.0826.09233.20932.002表 7风荷载作用下B轴框架柱剪力与梁端弯矩计算层数层间剪力()侧移刚度和()第j柱侧移刚度()柱剪力()反弯点高度()上柱弯矩()下柱弯矩()梁左端弯矩()梁右端弯矩()217.16837110129080.3484.311.48214.4458.853 14.1899.109142.7842364869850.29512.6213.02531.23738.17942.27527.141表 8风荷载作用下C轴框架柱剪力与梁端弯矩计算层数层间剪力()侧移刚度和()第j柱侧移刚度()柱剪力()反弯点高度()上柱弯矩()下柱弯矩()梁左端弯矩()梁右端弯矩()217.1683711099020.2674.5841.36511.6206.25710.5997.278142.7842364861290.25911.0813.02527.24533.5236.13424.811表 9 风荷载作用下D轴框架柱剪力与梁端弯矩计算层数层间剪力()侧移刚度和()第j柱侧移刚度()柱剪力()反弯点高度()上柱弯矩()下柱弯矩()梁端弯矩()217.1683711049350.1332.2831.176.2332.6716.233142.7842364845630.1938.2573.318.16527.24820.836左风荷载作用下，框架弯矩图如图5.3.9：图 5.3.9 左风荷载作用下的框架矩图剪力图及柱轴力图如图5.3.10所示：图5.3.101左风荷载作用下剪力图及柱轴力图由于结构在承受右风荷载时，内力的大小是不会改变的，仅改变内力的方向即可，在图中亦是如此。5.4地震内力计算下表为结构在承受左向地震作用时，所产生的效应：框架柱的V和梁柱端的M计算表5.4.1 A轴承受左向水平地震作用下的框架柱剪力与梁端弯矩计算层数层间剪力()侧移刚度和()第j柱侧移刚度()柱剪力()反弯点高度()上柱弯矩()下柱弯矩()梁端弯矩()259.793711093650.25215.0671.36539.19520.56639.1951123.752364859710.25231.1853.0875.46896.05096.034表 5.4.2B轴承受左向水平地震作用下的框架柱剪力与梁端弯矩计算层数层间剪力()侧移刚度和()第j柱侧移刚度()柱剪力()反弯点高度()上柱弯矩()下柱弯矩()梁左端弯矩()梁右端弯矩()259.7937110129080.34820.8071.48250.31130.83649.41931.7281123.752364869850.29536.5063.02590.352110.431122.27978.504表 5.4.3C轴承受左向水平地震作用下的框架柱剪力与梁端弯矩计算层数层间剪力()侧移刚度和()第j柱侧移刚度()柱剪力()反弯点高度()上柱弯矩()下柱弯矩()梁左端弯矩()梁右端弯矩()259.793711099020.26715.9641.36540.46921.79136.91425.3461123.752364861290.25932.0513.02579.32696.954104.51671.764表5.4.4D轴承受左向水平地震作用下的框架柱剪力与梁端弯矩计算层数层间剪力()侧移刚度和()第j柱侧移刚度()柱剪力()反弯点高度()上柱弯矩()下柱弯矩()梁端弯矩()259.793711049350.1337.9521.1721.7089.30421.7081123.752364845630.19323.8843.352.54578.81761.849在左向地震作用下，框架弯矩图如图5.3.5所示： 图5.3.5结构承受左地震作用（左向）下的弯矩图图5.3.6为结构的V图及柱N：图 5.3.6左向地震作用下柱轴力图及左向地震作用下柱柱轴力图5.5侧移计算实例表5.5框架在承受风荷载作用时的侧移计算层数层高h (m)jWj (KN)V j (KN)D（KN/m）u j (mm)u(mm)uj/hj23.917.16817.168371100.4622.2711/844215.525.61642.784236481.8091.8091/30416内力组合7框架截面设计7.1框架梁设计(以第二层为例)7.1.1正截面受弯承载力计算地震作用效应影响下梁的=0.75。AB、CD跨中正弯矩按T形截面计算，支座负弯矩、正弯矩及BC跨中负弯矩均按矩形截面计算。1、梁AB跨中正弯矩作用下的配筋计算：翼缘宽度的计算：按计算跨度考虑：= = 8.0 =2.7m按梁净距考虑：= = 0.25+（8.6-0.25）=8.6m因此，取 = 2.7m，跨中按单筋T形截面计算： = = 600 - 40 =560mm， = 100mm= 1.014.32700100（560 - ）= 1969.11148.23属于第一类T形截面。 = = = 0.0122 = = = 0.012326.24属于第一类T形截面。 = =